28 декабря 2020

Что такое Proof of Work (PoW) в блокчейне?

Содержание:

1. Как применяется Proof of Work в блокчейне?

2. Какие математические задачи решаются в PoW

3. Кто создал Proof of Work

4.Как PoW связан с консенсусом биткоина от Накамото?

4.1 Майнеры

4.2 Ноды

4.3 Валидаторы

5. На сколько безопасен PoW?

6. Плюсы и минусы PoW

6.1 Плюсы

6.2 Минусы

7. Какие монеты используют Proof of Work?

8. Proof of Stake лучше, чем Proof of Work?

9. Вывод

Блокчейн обычно воспринимается через призму консенсуса биткоина от Накамото. Но чтобы понять, что такое Proof of Work, необходимо внимательно изучить его.

Proof of Work (обычно сокращенно PoW) – это консенсусный алгоритм, используемый для предотвращения атаки 51% или двойных трат. Криптовалюты, такие как биткоин, используют консенсус PoW для подтверждения транзакций и создания новых блоков, а также добавления их в блокчейн. С помощью PoW майнеры соревнуются за быстрое и точное выполнение транзакций в сети, за что получают вознаграждение.

Основные моменты

  • Понимание концепции Proof of Work и того, как она используется для обеспечения безопасности блокчейн-сети.
  • Описание математических задач, которые решают майнеры; как эти вычисления влияют на общество в целом.
  • Знакомство со сторонами, вовлеченными в процесс майнинга с помощью консенсуса Proof of Work.
  • Перечисление криптовалют, которые все еще работают на модели Proof of Work, пояснение решения Ethereum о создании хардфорка Ethereum 2.0.
  • Объяснение, почему консенсус Proof of Stake честнее и надежнее Proof of Work.

Как применяется Proof of Work в блокчейне? 

Proof-of-Work – самый старый механизм консенсуса, а также самый популярный блокчейн алгоритм. Конечно же, есть много причин его распространенности. Главная из них – обеспечение честности в децентрализованной системе. Хотя существуют и другие алгоритмы, PoW по-прежнему способен выполнять задачу Византийской отказоустойчивости (BFT).

Разберемся, что такое BFT. Это система, способная противостоять ошибкам, возникающим в связи с задачей византийских генералов. Сеть может исключить ситуацию, когда некоторые ноды (или майнеры) пытаются идти против консенсуса. С помощью характеристик BFT алгоритм PoW работает так, чтобы ноды могли подтвердить блок в сети с помощью решения математических задач.

Первый, кто решит математическую задачу, получает разрешение консенсуса на выбор блока, который будет добавлен в блокчейн. Взамен, нод получает токены. Например, в сети Биткоин наградой будет BTC.

В итоге консенсус PoW создает относительно здоровую и прозрачную закрытую экономику. В основном, это делается для того, чтобы пользователи поддерживали экосистему.

         Какие математические задачи решаются в PoW?

Эти математические задачи состоят из разнообразных необычных математических выражений. Кроме того, решение этих задач требует огромной вычислительной мощности.

Задачи представлены в разных формах – от задач византийских генералов до мудреной хеш-функции. Например:

  • Хещ-функция. Она включает в себя процессы генерации случайного Output с определенной длинной через Input. Хеш – это числовое значение (или цель), которое определяет того, кто майнил блок лучше.
  • Факторизацией целого числа называется его разложение на более мелкие части, а именно – в произведение простых множителей.
  • Протокол конфиденциального вычисления защищает сеть во время DoS атак, которые требуют применения определенных мер. Вместо решения функции этот процесс направлен на анализ основных причин возникающей проблемы.

Итак, за каждое успешное подтверждение блока дается компенсация за усилия. Однако масштабируемость и надежность с ростом сети становятся камнем преткновения. Мощность хеша возрастает соразмерно сложности задач. В результате, был разработан алгоритм Proof ofStake, он должен решить проблемы Proof of Work.

Кто создал Proof of Work?

Консенсус PoW был создан еще до появления сети Биткойн. Алгоритм PoW был представлен в 1993, когда Мони Наор и Синтия Дворк опубликовали статью о противостоянии DoS атакам. В статье обсуждается потенциал алгоритма в предотвращении краж, а также в стабильности в долгосрочной перспективе.

До того, как Сатоши Накамото заговорил об алгоритме PoW в блокчейне Биткоина, программист и поклонник криптографии Хэл Финни (Гарольд Томас Финни II) представил другую систему, а именно – RPoW, Reusable Proof of Work в 2004 году. Система получала не подлежащий возврату и обмену Хешкеш, основанный на токене Proof of Work. Взамен создавался токен, подписанный RSA, который затем можно было переводить от человека к человеку.

Другой ранний пример применения алгоритма Proof of Work – Хешкеш Адама Бека. В этом случае от отправителя требуется небольшое количество вычислительной мощности перед тем, как отправить email. В результате, получатели могли уменьшить объем спама.

Как PoW связан с консенсусом биткоина от Накамото?

PoW использует модель, в которой ноды решают математические задачи, чтобы создать следующий блок для сети. В соответствии с вычислительной мощностью (или хеш) в формате лотереи выбирается лидер, который создаст следующий блок. В модели консенсуса PoWзадействованы майнеры и ноды.

Майнеры

Ноды, которые участвуют в процессе решения задач, называют майнерами, а сам процесс – майнингом. Сообщество майнеров необходимо для важной работы по решению каждой последующей задачи. PoW упрощает весь процесс, привлекая все другие ноды для подтверждения решения, как только нод создает блок.

Ноды

Нодам приходится тратить время на сложные и объемные вычисления. Из-за этого потребляется огромное количество электроэнергии, что вредно для окружающей среды. Децентрализованные ноды в сети должны проверить криптовалюту блокчейна, которая «майнится» за вознаграждение, используя механизм Proof of Work отдельных майнеров

         Валидаторы

Основываясь на криптографических доказательствах и консенсусных правилах биткоина, операторы нодов действуют как конечные валидаторы состояния сети. Клиенты нодов также могут быть майнерами и отклонять недействительные блоки и транзакции в сети. Валидаторам требуется в среднем 40 и 60 минут, чтобы одобрить транзакции в блокчейн-сети в рамках механизма консенсуса Proof of Work.

Насколько безопасен PoW?

Алгоритм Proof of Work очень безопасен, так как он может противостоять BFT. Кроме того, то, как он работает, делает его еще более безопасным. Кроме того, хэш каждого блока содержит хэш предыдущего, что повышает безопасность и предотвращает любое нарушение блока на блокчейне Proof of Work.

Чтобы изменить блок, майнеры должны создать новый блок с частью предыдущего. Процесс требует участие всех сторон для возобновления работы, которую они выполняют. Таким образом, блокчейн может избежать вмешательства в систему безопасности.

Плюсы и минусы PoW

Плюсы

  • Защита от DDoS-атак.
  • Честность и прозрачность.
  • Вовлечение небольшого ограниченного количества криптовалюты, которую держат майнеры
  • Поддержка интереса общества к сохранению здоровой сети.

Минусы 

  • Затраты на профессиональное оборудование, иные устройства, также на электричество
  • Сложные задачи, бесполезные для общего образования или рутины, необходимые лишь для подтверждения блока.
  • Это делает блокчейн более централизованным нежели децентрализованным.
  • Майнинг спадет на нет, как только награды перестанут быть привлекательными

Какие монеты используют Proof of Work?

Биткойн остается самой популярной монетой для использования консенсуса PoW. Однако есть много других монет, которые используют этот алгоритм. Хотя до халвинга биткойн остается прибыльным, многие майнеры сейчас ищут альтернативу, так как майнить блок становится все дороже и сложнее.

Естественно, все начинают спрашивать, какую криптовалюту лучше всего майнить. Вот наш список:

Litecoin: как и биткоин, Litecoin также имеет SegWit, в котором ограничение размера блока увеличивается за счет удаления данных из сети. Что отличает Litecoin от биткоина, так это его молниеносное время транзакций при гораздо более низкой стоимости.

DASH: он может похвастаться более быстрыми, а также более защищенными транзакциями в крипто пространстве. Мгновенные транзакции – еще один плюс для майнеров, чтобы заинтересоваться DASH.

Monero: это еще один популярный альткоин, который использует консенсус PoW. Как криптовалюта с открытым исходным кодом, Monero фокусируется на взаимозаменяемости, конфиденциальности, прозрачности и децентрализации через реестр.

Bitcoin Cash: Это спин-офф альткоин, хард-форк сети Биткоин. Хотя он использует PoW, который может показаться безопасным консенсусом, Bitcoin cash является одной из самых сильно пострадавших жертв атаки 51%.

ZCashАльткоин направлен на обеспечение конфиденциальности через анонимность, в отличие от других криптовалют. Zcash использует те же самые хэш-функции Proof-of-WorkSHA-256, что и биткойн.

Ethereum Classic: несмотря на то, что Ethereum 2.0 уходит в PoS. Ethereum Classic до сих пор пользуется консенсусом PoW, чтобы обеспечить свою сеть. Однако, из-за небольшого размера блокчейна Ethereum Classic, он более уязвим для атак 51% и такого явления как двойная трата.

Proof of Stake лучшечем Proof of Work?

В последние годы в криптопространстве все чаще обсуждается Proof of Stake (PoS). Сравнивая PoS и PoW, многие эксперты считают, что PoS, несомненно, лучше, чем PoW. И один из главных аргументов против PoW заключается в том, что он требует больших вычислительных мощностей, огромных трат электроэнергии, а также алгоритм негативно влияет на окружающую среду. Возьмем для примера Биткоин; среднее количество энергии, необходимое для поддержания сети биткоина, больше, чем использует вся страна Швейцария.

Кроме того, консенсус PoW находится под высоким риском централизации. Он был тщательно изучен на предмет его низкой производительности и масштабируемости выполнений транзакций.

Как правило, PoS-алгоритм также обеспечивает лучшие экономические преимущества (дивиденды) для своих пользователей, позволяя им запускать мастернод или помещать монеты на платформу для ставок и мастер-кодов. Это более справедливо и более надежно в долгосрочной перспективе.

Вывод

Как первоначальный механизм консенсуса, PoW представляет собой слияние различных теорий игр, распределенных вычислений, социального консенсуса, рыночной экономики и криптографических доказательств. Этот алгоритм создал технологию блокчейн, позволяющую сетям функционировать с безопасным, устойчивым и распределенным консенсусом.

Независимо от того, будет ли больше блокчейнов переходить на PoS в будущем, PoWвсе равно останется важным открытием для вычислительного дизайна и теорий игр.

Подписывайтесь на Bybit в соц.сетях:
VK | Twitter | Telegram | Instagram